第四章钢的热处理.ppt

第四章 钢的热处理 ( Heat Treatment of Steel ) 概述 钢在加热时的组织转变 钢在冷却时的组织转变 钢的普通热处理工艺 钢的表面热处理工艺 机械制造过程中的热处理 概 述 2.热处理的主要目的:改变钢的性能。 不改变形状、尺寸，可大大提高寿命与安全性； 可减小尺寸，节约材料； 可赋予材料新的性能； 可改善材料工艺性。 一、钢的热处理原理1. 钢在加热时的组织转变 实际加热与冷却时的临界温度与相图的临界温度相比有一定的滞后； 冷却速度越快，过冷、过热度越大 影响奥氏体晶粒尺寸的因素 （1）奥氏体晶粒度 起始晶粒度：珠光体向奥氏体转变刚刚完成时奥氏体的晶粒大小 实际晶粒度：钢开始冷却时的奥氏体晶粒的大小 本质晶粒度：评定加热时奥氏体长大倾向 （2）奥氏体晶粒度的影响因素 加热温度 越高，越粗大 ； 过高：过热、过烧 保温时间 延长，长大，但不会无限长大； 过长：氧化脱碳； 过短：奥氏体成分不均匀 加热速度 快，奥氏体化实际温度提高，起 始晶粒细小，但保温时间不能太 长，否则晶粒更粗大 （3）奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响 2. 钢在冷却时的组织转变 钢在热处理时的冷却方式 过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体的连续冷却转变 钢在热处理时的冷却方式 共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图 （3） 转变产物的组织与性能 珠 光 体 形 貌 像 索 氏 体 形 貌 像 屈 氏 体 形 貌 像 上贝氏体组织金相图 下贝氏体组织金相图 残余奥氏体的存在对钢性能的影响： 降低淬火钢的硬度和耐磨性； 降低工件的尺寸精度； 提高塑性和韧性； 适当控制其含量可控制零件在热处理中的变形 低碳板条状马氏体组织金相图 高碳针片状马氏体组织金相图 马氏体的强度与硬度随着含碳量的增加而增加； 马氏体的塑性和韧性随含碳量增高而急剧降低； 马氏体的比容比奥氏体大，所以奥氏体向马氏体转变伴随体积膨胀而产生内应力。 亚共析钢的TTT曲线 过共析钢的TTT曲线 （4）影响 TTT 曲线形状与位置的因素 （5）过冷奥氏体的连续冷却转变 共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图 与等温冷却曲线比较： 只有C曲线的上半部分，即无贝氏体转变；K 为过冷奥氏体转变的中止线. 奥氏体连续转变比等温冷却稍滞后，即向右下方向移动,其转变温度低,孕育期长; 连续冷却时组织转变在一定温度范围内进行,因此组织不均匀 二、钢的退火与正火 调整硬度，以利于随后的切削加工； 消除残余应力，以稳定钢件尺寸，并防止其变形与开裂； 使化学成分均匀，细化晶粒，改善组织，提高钢的力学性能与工艺性能； 为最终热处理（淬火、回火）作组织准备。 1、钢的退火 (1)完全退火 工艺 ： Ac3+(30~50℃),缓冷 组织： P+F 应用： 亚共析钢铸造、锻压、焊接件 （细化组织、消除内应力与组织缺陷、降低硬度，为随后的切削加工和淬火作组织准备） 不适于过共析钢。 (2)等温退火 工艺：快冷到稍低于Ar1温度，等温，奥氏体转变结束后空冷 特点：工艺周期短； 工件截面上组织、性能均匀 应用：特别适用于合金工具钢、高合金钢等奥氏体稳定的钢种。 (3)球化退火（不完全退火） 工艺：普通球化退火 Ac1+(20~30℃),缓冷 等温球化退火 Ac1+(20~30℃), 快冷到（Ar1-20℃）保温 组织：细小F基体上弥散分布颗粒状Fe3C 应用：主要用于过共析钢球化Fe3C，降低硬度，改善切削加工性，为淬火作 好组织准备） 原始组织中有较严重的Fe3C应先正火消除。 (4)去应力退火（低温退火） 工艺：加热到Ar1以下某温度（约500~600℃），保温后缓冷 目的：去应力，防止变形和开裂 应用：消除铸、锻、焊件的应力，稳定 组